Tikuv mashinasining tishli reykasini lazer nuri yordamida termik ishlov berishning matematik modeli

References (23)

1. 1. Пахтани дастлабки қайта ишлаш. Ўқув қўлланмаси. Э.З. Зикриёев таҳрири остида, Т. Меҳнат, 1999. 84-86-бетлар.
2. 2. Джураев, А. Н. ва бошқалар, Пахта тозалаш машинасининг тозалаш қисми. Патент FAP № 00948, Бюллетень № 9, 2014.
3. 3. Пахтани бирламчи қайта ишлаш бўйича қўлланма, "Ўзпахтасаноат" АЖ, Тошкент, 2019, 141-150-бетлар.
4. 4. А. Джураев ва Толали материал тозалагичнинг титкиловчи барабани, патент рақами IAP 03023, Бюлл. №2, 2006.
5. 5. IAP 07077. УДК 62-21474 TIKUV MASHINASINING TISHLI REYKASINI LAZER NURI YORDAMIDA TERMIK ISHLOV BERISHNING MATEMATIK MODELI Aliyev Sh.B. Biznes va fan universiteti. Annotatsiya. Maqolada sanoatda juda keng qo‘llanilishiga ega bo‘lgan kam uglerodli po‘latni lazer nuri yordamida termik ishlov berish texnologiyasining nazariy asoslari, texnologik jarayonlar va lazerli kesish uskunalari haqida ma’lumot berilgan. Kesish bo‘shlig‘idagi fizik hodisalar, jarayonning asosiy texnologik parametrlarini hisoblash modellari ko‘rib chiqiladi. Sanoat lazerlarining uzluksiz va impulsli davriy nurlanishidan foydalangan holda po‘lat materiallarga termik ishlov berish rejimlarini tanlash bo‘yicha tavsiyalar berilgan. Kalit so‘zlar: lazerl nuri, po‘lat, texnologiya, uzluksiz, sanoatda qo‘llanilishi, plazma, elektron nurli nurlanish, nur, yorug‘lik oqimi, materialni toblash, samaradorlik. MATHEMATICAL MODEL OF LASER HEAT TREATMENT OF THE TOOTHED RACK OF A SEWING MACHINE Aliev Sh.B. University of Business and Science. Abstract. The article presents the theoretical foundations of laser heat treatment technology for low-carbon steel, which is widely used in industry, as well as information on technological processes and laser cutting equipment. The physical phenomena occurring in the cutting gap and models for calculating the main technological parameters of the process are considered. Recommendations are given for selecting heat treatment modes for steel materials using continuous and pulsed periodic radiation of industrial lasers. Keywords: laser beam, steel, technology, continuous mode, industrial application, plasma, electron beam radiation, beam, luminous flux, material hardening, efficiency. Kirish. Kesimning old yuzasida fizik hodisalarning xususiyati yorug‘lik oqimining quvvat zichligi bilan belgilanadi. Quvvat zichligi oshishi bilan kesmaning old yuzasi harorati va uning harakatining o‘rtacha tezligi oshadi. Kislorod, plazma va elektron nurlari bilan ishlov berish Development of science and technology Scientific and technical journal №1/2026
6. To‘qimachilik va yengil sanoat texnologiyalari jarayonlarida qo‘llaniladigan an’anaviy issiqlik manbalari bilan taqqoslaganda, fokusga to‘plangan lazer nurlari anomal kichik ta’sir maydoniga uzatiladigan bir yarim baravar yuqori energiya zichligini ta’minlaydi. Bir soniya ichida bunday yorug‘lik oqimi qiyin eriydigan materialni faqat eritibgina qolmasdan, balki ularning sirtini ham qisman bug‘lantiradi. Kesish jarayonida materialga tushadigan yorug‘lik oqimi qisman materialning yuzasi, eritilgan plyonka va kesmaning yon sirtlari tomonidan so‘riladi va qisman qaytariladi. Yuqori energiya zichligida nurlanishning bir qismi materialning еmirilishi natijasida hosil bo‘lgan mahsulotlar tomonidan yutiladi, buning natijasida kesish samaradorligi pasayadi. Lazer texnologiyalarining asosiy fizik jarayonlari bo‘lib quyidagilar hisoblanadi
7. [1]. Bug‘lanish (va eritilgan fazada ablyatsiya) – mikroelektronika, mikromexanika va mikrooptikadagi har qanday materiallarning ko‘pgina sanoat texnologiyalari asosidagi eng ommabop jarayondir. Hozirgi vaqtda aniqlik va sifat muammolari dolzarbligicha qolmoqda. Yumshatuvchi (yoki erish) haroratgacha qizdirish va qovushqoq-oquvchan fazada (mexanik ta’sirlar – cho‘zish, aylantirish va hokazolar bilan to‘ldirilgan) deformatsiyalash, yaqinpolli optik zondlar, tibbiy optik asboblarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi va h.k. Boshqariladigan kuchlanish maydonining paydo bo‘lishini keltirib chiqaradigan yo‘naltirilgan mahalliy qizdirish, nafaqat shakl hosil maqsadida, balki mikromexanik komponentlarni aniq yig‘ish va to‘g‘rilash uchun ham listli materiallarining boshqariladigan deformatsiyasiga olib keladi (laser forming). Yo‘naltirilgan mikrodeformatsiyalar va siljishlarni yaratish maqsadida ikkita muhit bo‘limi (masalan, plyonka-taglik) isirtida ortiqcha gaz (bug‘) bosimining paydo bo‘lishiga olib keladigan mahalliy isitish; Qatlamli oshirish usulida uch o‘lchamli obyektlarni qatlamlab sintezlash, shu jumladan stereolitografiya, selektiv lazerli qizdirish va listli materiallardan qatlamlab yig‘ish (laminated object manufacturing); Absorbsiyani qo‘zg‘atish uchun boshqa nurlanish yoki plazma bilan birlashtirilgan lazer jarayonlari; Mikrozarrachalarni manipulyatsiya qilish (molekulyar yig‘ilish), yorug‘lik bosimi bilan lazer nurlanishining markazida zarrachalarni ushlab olish va keyinchalik mikro tuzilmalarni qurishga asoslangan. Asosiy qism. Lazer texnologiyalari nafaqat yuqori quvvat zichligiga, balki nochiziqli jarayonlar (zaif yutuvchi muhitda nochiziqli yutilish), selektiv texnologiyalarda (kimyoviy, biotibbiy texnologiyalar) uchun muhim bo‘lgan yuqori foton zichligiga ham asoslanishi mumkin. Nurning fokus sohasida kuchli va o‘ta kuchli elektromagnit maydonlardan foydalanish mumkin. So‘nggi paytlarda yorug‘lik bosimidan foydalanadigan (mikrozarrachalar bilan manipulyatsiya, atom-molekulyar yig‘ilish – lazer trapping) texnologiyalar paydo bo‘ldi (sirtga parallel nurning normal tushishi bilan yorug‘lik bosimi 𝑃𝑛̂𝑎̌ = 𝘀(1 + 𝑅) ifoda bilan aniqlanadi, bu yеrda ε – nurlanish energiyasining hajmli zichligi, 𝑅− sirtni qaytarish koeffitsiyenti)
8. [2]. Shu bilan birga, aksariyat lazer texnologiyalari radiatsiyaning issiqlik ta’siriga asoslangan. Buni batafsil ko‘rib chiqamiz. Lazerli nurlanish nuri tarami material yuzasiga tushganda, nurlanishning bir qismi undan qaytariladi va bir qismi materialga chuqur kirib, unga yutiladi. Moddada nurlanishning tarqalishi odatda Buger qonuni bilan tavsiflanadi [3]: 𝑞(𝑥) = 𝑞0(1 −𝑅) exp(−𝛼𝑥), bu yеrda: 𝑞(𝑥) − moddaning sirtidan x masofada joylashgan nurlanish kuchining zichligi; 𝑞0 − tushuvchi nurlanish quvvati zichligi; 𝑅− sirtni qaytarish koeffitsiyenti; 𝛼− moddadagi yorug‘likning susayishi ko‘rsatkichi. Nurlanishni yutilishida modda qiziydi. Nurlanishning kuchli (sirtqi) va zaif (hajmli) yutilishiga mos keladigan materialning qizish rejimlari mavjud. Ko‘pgina texnologik jarayonlar uchun moddaning kuchli yutilishining spektral sohasida joylashgan to‘lqin uzunliklarining lazer nurlanishi qo‘llaniladi, chunki bu mahalliy ta’sirni va “Fan va texnologiyalar taraqqiyoti” Ilmiy-texnikaviy jurnal №1/2026
9. Textile and light industry technologies energiyadan foydalanishning yuqori samaradorligini ta’minlaydi. Yorug‘likning kuchli yutilishi ular yеtarlicha kuchli nurlanish bilan “metallashtirilganda” yarim o‘tkazgichlarda, metallarda, shuningdek, nurlanishning to‘lqin uzunligi ularning asosiy yutilish sohasida joylashgan bo‘lsa yarimo‘tkazgichlar va dielektriklarda sodir bo‘ladi. Bunda nurlanishning singish chuqurligi odatda issiqlik o‘tkazuvchanligining xarakterli kattaligidan ancha past bo‘ladi (1/α≪√aτ, bu yеrda τ – nurlanishning ta’sir qilish vaqti, α – materialning issiqlik o‘tkazuvchanligi). Bunday sharoitlarda materialdagi issiqlik manbai amalda sirtqi bo‘ladi. Issiqlik o‘tkazuvchanlik tenglamasini matematik jihatdan (2) yеchishda bu sirtdagi chegara shartida (3) hisobga olinadi. Materialdagi qizdirilgan qatlamning qalinligi issiqlik o‘tkazuvchanligining xarakterli kattaligi √𝑎𝜏 bilan belgilanadi. Nurlanishning hajmli yutilishini ta’minlovchi nurlanish rejimlari 1/α>√aτ ishlov berilayotgan materialda hajmli issiqlik manbasini yaratish zarur bo‘lganda yoki hajm ichida nurlanishni to‘g‘rilashda (va mahalliy ishlov berishda) ishlatiladi
10. [4]. Issiqlik o‘tkazuvchanlik tenglamalarini yеchish uchun turli xil matematik usullar mavjud, ular orasida eng ko‘p ishlatiladigani integral o‘zgartirishlar usullari (jumladan, Laplas o‘zgartirishi), Fure usuli (o‘zgaruvchilarni ajratish) va manbalar usulidir. Shuni ta’kidlash lozimki, material qizdirilganda uning optik va termofizik xususiyatlari, ayniqsa, qaytarish koeffitsiyenti 𝑅 o‘zgaradi. Bundan tashqari, qizish jarayoniga nurlanishning vaqtinchalik va fazoviy tuzilishi katta ta’sir ko‘rsatadi. Bu faktorlar ba’zan nurlanish bilan qizdiriladigan jism haroratining vaqtini va haroratning fazoviy taqsimlanishini aniq belgilash uchun hisobga olinishi kerak. Jismni lazer nurlanishi bilan qizdirganda, unda turli jarayonlar faollashadi. Bular qatoriga emissiya jarayonlari (elektronlar, ionlar, neytral molekulalar emissiyasi), sirt va hajmiy kimyoviy reaksiyalar, strukturaviy o‘zgarishlar, issiqlikdan kengayish va termomexanik jarayonlar, erish, bug‘lanish va boshqalar kiradi. Bu o‘zgarishlar ma’lum bir texnologik jarayonning asosida qo‘yilgan bo‘lishi mumkin – masalan, teshiklarni kesish va parmalash paytida bug‘lanish va erish, payvandlash paytida erish, materiallarning termik puxtalashda strukturaviy o‘zgarishlar. Amaliyotda jarayonning asosiy parametrlarini aniqlashda ko‘p hollarda issiqlik muammosini aniq hal qilish talab qilinmaydi, aksincha, nurlanish quvvatining chegaraviy zichligini (𝑞𝑛) (yoki chegara quvvatini (𝑃𝑛), chegara energiyasini (𝑊𝑛)) taxmin qilish kifoya. Nurlanish quvvatining chegaraviy zichligi – bu nurlangan materialda belgilangan o‘zgarishlar sodir bo‘ladigan qiymatdir. Nazariy jihatdan, 𝑞𝑛 kattaligi ishlov beriladigan materialning maksimal harorati ushbu jarayonning boshlanishiga to‘g‘ri keladigan 𝑇∗ qiymatga yеtadigan tushuvchi nurlanishning (𝑞0) quvvat zichligi qiymati sifatida aniqlanadi (masalan, materialning bug‘lanishi uchun bu uning qaynash nuqtasi). Ta’sir etishning oxirida radiusi 𝑟0 bo‘lgan doira shaklida nurlangan maydonning markazida jismning sirtidagi haroratni aniqlaydigan ifodadan dastlabki xarakteristikalarini aniqlanishi mumkin. Kuchli yutilish rejimida nurlanish uchun bu ifodalar: 𝑇= 2𝑞0(1−𝑅)√𝑎𝜏 𝑘 ( 1 √𝜋−𝑖𝑒𝑟𝑓𝑐 𝑟0 2 √𝑎𝜏 2 ) + 𝑇𝑁, (1) 𝑇= 2𝑞0(1−𝑅)𝑟0 𝑘 + 𝑇𝑁, (2) Hajmiy yutilish rejimida nurlanish uchun 𝜌𝑐𝛿 {1 −𝑒𝑥𝑝(− 𝑟02 4𝑎𝜏) − 𝑟02 4𝑎𝜏𝐸𝑖(− 𝑟02 𝑇= 2𝑞0(1−𝑅)𝜏 4𝑎𝜏)} + 𝑇𝑁, (3) bu yеrda: 𝛿− yorug‘likning moddaga singish chuqurligi (Buger bo‘yicha yutilishida 𝛿= 1/𝛼− integral ko‘rsatish funksiyasi; 𝑇𝑁− boshlang‘ich harorat. (2.3) ifoda ikkita maxsus holatga ega [5]: a) 𝑟0 ≫√𝑎𝜏 da 𝑇= 2𝑞0(1 −𝑅)𝜏 𝜌𝑐𝛿 + 𝑇𝑁 Development of science and technology Scientific and technical journal №1/2026
11. To‘qimachilik va yengil sanoat texnologiyalari b) 𝑟0 ≪√𝑎𝜏 da 𝑇= 2𝑞0(1−𝑅)𝑟02 4𝑘𝛿 𝑙𝑛(19,4 𝑎𝜏 𝑟02) + 𝑇𝑁 (4) bu yеrda: 𝑘− materialning issiqlik o‘tkazuvchanligi. Lazer bilan ishlov berishning bir qator texnologik jarayonlarida ishlov beriladigan sirtni lazer nurlari bilan skanerlash qo‘llaniladi. Bunda issiqlik bilan ishlov berish natijalari skanerlash tezligiga (Vsk). bog‘liq. Tez harakatlanuvchi manbada ( 𝑉𝑠𝑘𝑟0 𝑎 ≫1) materialni kuchli yutuvchi ishlov beriladigan sirtdagi maksimal harorat: 𝑞0(1 −𝑅) 𝑘 √2𝑎𝑟0 𝑉𝑠𝑘 𝑇≈2 + 𝑇𝑁 (5) √𝜋 Sekin harakatlanuvchi manbada: (𝑉𝑠𝑘𝑟0 𝑎 ≪1) 𝑇≈𝑞0(1 −𝑅)𝑟0 𝑘 (1 −𝑉𝑠𝑘𝑟0 4𝑎) + 𝑇𝑁 (6) Lazer bilan ishlov berishning yana bir muhim parametri bo‘lib, nurlangan materialda faollashtirilgan jarayonning tezligi hisoblanadi. Ko‘pgina termik faollashtirilgan jarayonlar uchun bug‘lanish, turli termokimyoviy reaksiyalar, jarayonning tezligi 𝑉 eksponensial ravishda harorat 𝑇 ga bog‘liq bo‘lib, u eng umumiy shaklda Frenkel tenglamasi bilan tavsiflanadi [6]: 𝑉(𝑇) = 𝑐0𝑒𝑥𝑝(−𝐿𝑚𝜇 𝑅𝐺𝑇) (7) bu yеrda: 𝐿𝑚− massa birligiga to‘g‘ri keladigan jarayonning faollashuv energiyasi (bug‘lanish issiqligi va boshqalar); 𝑐0 − qattiq jismdagi tovush tezligi; 𝑅𝐺− universal gaz doimiysi; 𝜇− ishlov berilayotgan materialning molyar (atom) massasi. Xususan, bug‘lanish fronti – bug‘simon va kondensatsiyalangan (erigan) muhit o‘rtasidagi chegara – sirt harorati T ning funksiyasi hisoblangan ma’lum bir tezlik 𝑉(𝑇) da materialga chuqurroq kirib boradi. Modda bug‘langanda, uchib ketadigan bug‘larning reaktiv ta’siri bilan bog‘liq bo‘lgan orqaga qaytishning mexanik impulsi paydo bo‘ladi. Orqaga qaytish bosimini to‘yingan bug‘ bosimi 𝑃𝑇 kattaligining yarmi sifatida baholanishi mumkin, qaytish bosimi 𝑅𝑞𝑎𝑦 va material yuzasi ustidagi bug‘ bosimi 𝑅𝑏𝑜𝑚𝑏 bombardirovkasining teng qiymatlaridan iborat: 𝑃𝑇= 𝑅𝑞𝑎𝑦+ 𝑅𝑏𝑜𝑚𝑏, (8) Lazerli bug‘lanishda 𝑅𝑏𝑜𝑚𝑏= 0 deb faraz qilamiz va 𝑃= 0,5 ∙𝑅𝑞𝑎𝑦 tenglikni olamiz. Bug‘lanish sirtining haroratiga teng bo‘lgan T haroratdagi to‘yingan bug‘ bosimi KlauziusKlapeyron tenglamasidan aniqlanadi: 𝑇0 𝑒𝑥𝑝⟦ 𝐿𝑏 𝑚𝜇 𝑃𝑇= 𝑃0 𝑇 𝑅𝐺𝑇0 (1 − 𝑇0 𝑇)⟧ (9) bu yеrda: 𝐿𝑏 𝑚− materialning birlik massasi bug‘lanishining yashirin issiqligi; 𝑃0 − 𝑇0 haroratdagi to‘yingan bug‘ bosimi (masalan, normal bosimdagi 𝑇= 𝑇𝑄 qaynash haroratida 𝑃0 =
12. 105 Pa
13. [7]. Lazer nurlanishi bilan nurlangan materialning haroratini aniqlash va uning asosida bug‘lanish tezligini hisoblash ishlov berish jarayonining integral xususiyatlarini olish va ishlov berish rejimining zarur parametrlarini aniqlash imkonini beradi. Ba’zi hollarda nurlanish ta’sirining issiqlik modeli lazer texnologiyalari jarayonlarini to‘g‘ri ko‘rib chiqish uchun yеtarli bo‘lmaydi. Masalan, chuqur teshiklarni parmalashda, kanalda hosil bo‘lgan bug‘lardagi nurlanishning yutilishini e’tiborsiz qoldirib bo‘lmaydi va h.k. [8, 9]. “Fan va texnologiyalar taraqqiyoti” Ilmiy-texnikaviy jurnal №1/2026
14. Textile and light industry technologies 1-rasm. Turli nurlanish quvvatlarida kerakli energiya sarfining metallning qalinligiga bog‘liqligi: 1 – W=2 kVt; 2 – W=3,5kVt Xulosa. Lazer nurlanishi bilan qizdirilganda moddaning tez issiqlikdan kengayishiga asoslangan lazer texnologiyalari mavjud. Qattiq jismning sirtini ifloslantiruvchi zarrachalardan quruq lazer bilan tozalash texnologiyasi nurlanishni yutuvchi zarrachalarni va/yoki asosiy materialning sirt qatlamini lazer zarbasi bilan tez qizdirish va issiqlikdan kengayishiga asoslangan. Impuls tugagandan so‘ng, inertsiya kuchlari ta’sirida zarralar sirtdan uzilishi va chiqarib yuborilishi sodir bo‘ladi. Adabiyotlar
15. 1. Анисимов С.И., Имас Я.А., Романов Г.С., Ходыко Ю.В. Действие излучения большой мощности на металлы. - М.: Наука, 1970.
16. 2. Рэди Дж.Ф. Действие лазерного излучения. - М.: Мир, 1974.
17. 3. Вейко В.П., Либенсон М.Н. Лазерная обработка. - Л.: Лениздат, 1973.
18. 4. Григорьянц А.Г., Шиганов И.Н. Лазерная техника и технология. Лазерная сварка металлов, т. 5. - М.: Высшая школа, 1988.
19. 5. Григорьянц А.Г., Сафонов А.Н. Лазерная техника и технология. Основы лазерного термоупрочнения сплавов, т. 6. - М.: Высшая школа, 1988.
20. 6. Аборкин А.В., Бабин Д.М., Бокарев Д.В., Елкин А.И. Влияние отжига на структуру и свойства алюмоматричных композитов, упрочненных WC1- x/УНТ структурами//Сборник трудов V Международной научно-технической конференции «Живучесть и конструкционное материаловедение (ЖивКоМ – 2020)». Москва, 27–29 октября 2020 г. С. 3–6.
21. 7. Aborkin A., Khorkov K., Prusov E., Ob’edkov A., Kremlev K., Perezhogin I., Alymov M. Effect of Increasing the Strength of Aluminum Matrix Nanocomposites Reinforced with Microadditions of Multiwalled Carbon Nanotubes Coated with TiC Nanoparticle // Nanomaterials. 2019. Vol.9. Is.11. Article 1596. https://doi.org/ 10.3390/nano9111596.
22. 8. Animesh B., Eisen W.B. Hot Consolidation of Powders & Particulates. Metal Powder Industries Federation, Princeton, USA, 2003. 254 p.
23. 9. German R.M. (Ed.) Powder Metallurgy Science, 2nd ed.; Metal Powder Industries Federation: Princeton, NJ, USA, 1994. 472 p. Aliyev Shavkatjon Baxtiyor o‘g‘li – Biznes va fan universiteti o‘qituvchisi Tel: (+998) 911917775 E-mail:aliyev.shavkat7775@gmail.com Development of science and technology Scientific and technical journal №1/2026 274